宇宙奥德赛：穿越银河系

宇宙奥德赛：穿越银河系 王爽

◆ 2.2 人类如何揭开恒星的演化之谜？

那些温度较低而颜色偏红的恒星（即哈佛恒星分类中的K型和M型恒星）其实有两种不同的类型，其中一类的绝对亮度比太阳大很多，而另一类的绝对亮度则比太阳小很多。为了加以区分，赫茨普龙就把那些特别亮的恒星称为“巨星”，而把那些特别暗的恒星称为“矮星”。

天文观测表明，包括太阳在内的天上绝大多数的恒星，都位于赫罗图中的一个从左上角一直延伸到右下角的带状区域里。也就是说，对绝大多数的恒星而言，表面温度越高，绝对亮度就越大；反过来，表面温度越低，绝对亮度就越小。这些位于赫罗图对角线带状区域里的恒星，就是我们前面所说的主序星。

除了主序星所处的对角线带状区域以外，还有两个恒星密集区域。其中一个在赫罗图的右上角，此处恒星的表面温度较低，主要发红光；但它们的绝对亮度很大，因而被称为红巨星。另一个在赫罗图的左下角，这里恒星的表面温度很高，主要发白光；但它们的绝对亮度很小，因而被称为白矮星。

恒星之所以能对抗自身的引力塌缩，靠的是其中心区域的核聚变；具体地说，就是把氢聚变成氦的核反应（即氢核聚变）。

这些靠氢核聚变来对抗自身引力的恒星，就是所谓的主序星。为了便于理解，你可以把主序星当成是活着的恒星。

早晚有一天，中心区域的氢元素会消耗殆尽。此时，恒星的中心区域就会点燃氦核聚变。氦核聚变会把恒星的外层物质抛向太空。在这个过程中，恒星的温度会降低，发出的光也会以红光为主；与此同时，恒星的体积急剧增大，从而让它的绝对亮度大增。这种状态下的恒星，就是所谓的红巨星。你可以把红巨星理解成是濒死的恒星。

把外层物质都抛掉以后，恒星会剩下一个很小的内核。这个内核的表面温度很高，发出的光会以白光为主；与此同时，它的体积变得很小，导致它的绝对亮度也变得很低。这种状态下的恒星，就是所谓的白矮星。你不妨把白矮星理解成是死掉的恒星。

活着的恒星（主序星）靠把其中心区域的氢聚变成氦为生。当中心区域的氢消耗殆尽的时候，恒星就会启动中心区域的氦核聚变并抛出外层的物质，从而变成一颗濒死恒星（红巨星）。而在抛出所有外层物质以后，恒星会剩下一个特别昏暗的小小内核，从而变成一颗死掉的恒星（白矮星）。

◆ 6.3 是否存在比中子星更致密的天体？

20世纪初，物理学家发现构成世间万事万物的原子其实并不是最基本的粒子。原子是由带正电的原子核和带负电的电子构成。至于原子核，又可以进一步细分为带正电的质子和不带电的中子构成。

夸克总共有6种，也就是图6.14中展示的上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克和顶夸克[插图]。需要说明的是，质子和中子只由上夸克和下夸克这两种夸克构成；而其他4种夸克，则有其他的用途。就目前所知，已经没有比夸克更小、更基本的粒子了。

一个质子或一个中子，都由3个夸克组成。图6.15就展示了中子的内部结构，一个中子总是由一个上夸克和两个下夸克构成。你可以把中子当成一座牢房，而这3个夸克就是被关在牢房里的犯人。通常情况下，这3个犯人都没有人身自由，会一直被关在这座牢房里，这就是所谓的夸克禁闭。换句话说，夸克总是被禁闭在质子或中子的内部，因此我们无法看到自由的夸克在外面跑来跑去。

◆ 7.2 人类了解和发现黑洞的过程中，有着怎样漫长而曲折的故事？

😂这位一代宗师，也是一个出了名的老顽童，没事就在自己的办公室里放爆竹。有一次，他嫌在办公室里放爆竹不过瘾，非要跑到普林斯顿大学天文系的走廊上放，结果炸坏了走廊上的灯。

◆ 08 蟹状星云

公元1054年7月4日，北宋的皇家天文台（司天监）在金牛座（天关）方向发现了一颗新星（客星），其亮度与金星（太白）相当，发出红白色（赤白）的光芒，持续了23天后才暗下去。

现在人们已经普遍相信，所有类似于蟹状星云的行星状星云，都应该是超新星爆发的产物。

◆ 8.2 人类探究超新星起源之谜的过程中，有着怎样错进错出的故事？

恒星迈向死亡的标志，是它的中心区域内点燃了氦核聚变。此后，恒星的命运将由它的质量决定。

◆ 10 赫尔斯-泰勒双星

广义相对论告诉我们，有质量的物体能让时空本身发生弯曲。